БИОФИЛЬТР Российский патент 1998 года по МПК C12M1/00 

Изобретение относится к области дезодорации и очистки газовых сред, в частности воздуха, от органических и неорганических газовых примесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, сельскохозяйственной и биотехнологической промышленности при очистке отходящих газов от неорганических и органических загрязнений.

Широко известно, что отходящие газы содержат одновременно большое число газообразных примесей различной природы. Различие природы газообразных примесей делает практически нереализуемой любую технологию сорбции газообразных примесей. Небольшие количества примесей являются причиной нерентабельности процессов переработки отходящих газов посредством химических преобразований. Единственным практически реализуемым путем утилизации загрязнений является биохимический процесс, т.е. процесс переработки газовых примесей микроорганизмами. Конструктивным воплощением технологии очистки воздуха от газовых примесей посредством микроорганизмов являются биофильтры.

Традиционная конструкция биофильтра представляет собой корпус с патрубками ввода очищаемого газа и очищенного газа, внутри корпуса на поперечно установленном перфорированном основании расположен слой загрузки, на которую внесена культура микроорганизмов, а в верхней части корпуса установлены оросители. Недостатком типовой конструкции биофильтра следует признать неравномерность орошения, слеживаемость загрузки, невысокую степень очистки.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке конструкции биофильтра, обладающей пониженным гидродинамическим сопротивлением нагрузки при высокой степени очистки.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в уменьшении энергозатрат при повышении степени очистки.

Биофильтр содержит корпус с патрубками ввода очищаемого газа и вывода очищенного газа, в корпусе поперек движения газа установлено первое перфорированное основание, на котором размещена загрузка в виде смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала, закрытая сверху вторым перфорированным основанием, на котором размещена смесь органического пористого материала и гранулированного материала, закрытого сверху третьим перфорированным основанием. В верхней части корпуса над слоями установлены оросители. Дополнительно на третьем перфорированном основании может быть расположен второй слой смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала, закрытый сверху четвертым перфорированным основанием. На четвертом основании может быть размещен второй слой смеси органического пористого материала и гранулированного материала. Корпус биофильтра может быть выполнен термостатированным. Оросители могут быть соединены посредством управляемого клапана к магистрали воды или к резервуару для жидкости, снабженному побудителем расхода. В качестве побудителя расхода преимущественно использован насос. Во втором слое органического пористого материала и волокнистого материала может быть установлен датчик влажности, который может быть подключен к регистрирующему прибору или к управляемому клапану. В качестве природного органического пористого материала могут быть использованы торф или бурые угли. В качестве волокнистого материала могут быть использованы древесная стружка, опилки, кора деревьев, подсолнечная мезга и т.д. В качестве органического пористого материала может быть использован активированный или древесный уголь. В качестве гранулированного материала могут быть использованы керамзит, полимерные гранулы, вспененный перлит. Соотношение природного пористого органического материала и волокнистого материала преимущественно составляет от 2 : 3 до 1 : 2. Ширина слоя смеси органического пористого материала и гранулированного материала составляет 5 - 15% от ширины слоя смеси природного пористого материала. Перфорированные перегородки преимущественно выполнены из металлической и/или полимерной сетки. Колонии микроорганизмов заселяют практически все слои. Вид используемых микроорганизмов зависит от назначения биофильтра. В верхней части корпуса могут быть выполнены отверстия, закрытые крышками для подачи питательных веществ и введения культуры микроорганизмов.

Совокупность признаков, введенная в независимый пункт формулы изобретения, необходима и достаточна для достижения указанного технического результата. Признаки, введенные в зависимые пункты формулы, развивают и дополняют признаки, введенные в независимый пункт формулы, характеризуя, но не исчерпывая все возможные варианты реализации устройства.

На чертеже схематически изображен биофильтр. На чертеже приняты следующие обозначения: корпус 1, патрубок 2 ввода очищаемого газа, патрубок 3 вывода очищаемого газа, слой смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала, перфорированные перегородки 5, слой 6 смеси органического пористого материала и гранулированного материала, система 7 термостатирования, оросители 8, резервуар жидкости 9, регулируемый клапан 10, датчик 11 влажности, побудитель 12 расхода.

Предпочтительный вариант реализации устройства. Биофильтр содержит корпус 1, выполненный из листовой стали с патрубками ввода 2 и вывода 3 газа. Корпус разделен шестью сетками 5, выполненными из полимерного материала и установленными параллельно друг другу поперек движения газа. Первый 4, третий и пятый (не обозначены) слои выполнены из смеси торфа и стружек, при соотношении 2 : 3, второй 6 и четвертый (не обозначен) выполнены из смеси активированного угля и керамзита при соотношении 2 : 2, причем толщина четных слоев составляет в среднем 10% от толщин нечетных слоев. В верхней части корпуса 1 установлены оросители 8, выполненные в виде системы форсунок, соединенных общей магистралью. Магистраль посредством управляемого клапана 10 и побудителя расхода 12 подключена к резервуару 3 с раствором минеральных солей. В третьем слое 4 установлен датчик 11 влажности, подключенный через усилитель к управляемому клапану 10. Поскольку биофильтр предназначен для утилизации уайт-спирта и сольвента, на слоях размещены консорциум микроорганизмов, состоящий из штаммов бактерий: Pseudomonas sp., Rseudomonas pseudoal, Corinebacterium sp.

Биофильтр работает следующим образом.

Загрязненный воздух через патрубок 2 подается в корпус 1 биофильтра, где он проходит через биофильтрующий слой, состоящий из смеси 4 торфа и волокнистого материала, между которым последовательно располагается мелкоячеистая сетка 6 и смесь 5 органического пористого материала и гранулированного материала, на слоях находится консорциум микроорганизмов, утилизирующий нефтепродукты. Очищенный воздух сбрасывается в атмосферу через патрубок 3. Для поддержания оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов и очистки от загрязнений корпус 1 биофильтра оснащен системой 7 термостатирования, состоящей из наружного и встроенного теплообменника, которая поддерживает t = 25 - 30^oC, и оросителями 8, которые соединены через побудитель 12 расхода жидкости с резервуаром 9. Оптимальная влажность 50 - 70% в фильтрующем слое поддерживается с помощью датчика 11 влажности, соединенного через усилитель управляемым клапаном 10 с побудителем расхода 12, который из резервуара 9 подает жидкость на оросители 8.

Использование: биофильтр предназначен для очистки и дезодорации газовых сред от органических и неорганических газовых примесей и может быть применен в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, сельскохозяйственной и биотехнологической промышленности. Сущность изобретения: корпус биофильтра содержит патрубки ввода и вывода очищаемого газа. Внутри корпуса в его верхней части расположены оросители. Под оросителями поперек движению газа установлены перфорированные основания. На основаниях размещены чередующиеся слои из смесей природного органического пористого материала и волокнистого материала, а также органического пористого материала и гранулированного материала. На слоях размещен консорциум микроорганизмов. Применение биофильтра позволяет улучшить экологическую обстановку на предприятиях. 17 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Биофильтр, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газа, внутри корпуса на расположенном поперечно направлению движения газа перфорированном основании размещен слой загрузки, на которую нанесена культура микроорганизмов, а в верхней части корпуса установлены оросители, отличающийся тем, что загрузка выполнена в виде смеси природного пористого материала и волокнистого материала и закрыта вторым перфорированным основанием, на котором размещена смесь пористого материала и гранулированного материала, закрытая третьим перфорированным основанием. 2. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что на третьем перфорированном основании размещен слой смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала, закрытый сверху четвертым перфорированным основанием. 3. Биофильтр по п.2, отличающийся тем, что на четвертом перфорированном основании размещен слой смеси пористого материала и гранулированного материала, закрытый пятым перфорированным основанием. 4. Биофильтр по п.3, отличающийся тем, что на пятом перфорированном основании размещен слой смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала, закрытый сверху шестым перфорированным основанием. 5. Биофильтр по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что культура микроорганизмов расположена на всех слоях загрузки. 6. Биофильтр по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что перфорированные основания выполнены в виде сетки. 7. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен термостатированным. 8. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что оросители посредством магистрали и управляемого клапана подсоединены к резервуару для жидкости, снабженному побудителем расхода. 9. Биофильтр по п.8, отличающийся тем, что в качестве побудителя расхода использован насос. 10. Биофильтр по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в слое смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала размещен датчик влажности. 11. Биофильтр по любому из пп.8 и 10, отличающийся тем, что датчик влажности подключен к управляемому клапану. 12. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве природного органического пористого материала использован торф. 13. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве волокнистого материала использованы древесные стружки, и/или древесные опилки, и/или древесная кора, и/или мезга. 14. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве пористого материала использован активированный уголь. 15. Биофильтр по п.1, отличающийся тем, что в качестве гранулированного материала использованы керамзит, и/или полимерные гранулы, и/или перлит. 16. Биофильтр по любому из пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что соотношение природного органического пористого материала и волокнистого материала составляет 2 : 3 - 1 : 2. 17. Биофильтр по любому из пп.1 и 3, отличающийся тем, что ширина слоя смеси пористого материала и гранулированного материала составляет 5 - 15% от ширины смеси природного органического пористого материала и волокнистого материала. 18. Биофильтр по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части корпуса выполнены отверстия с крышками.